2023年中國氫能產業技術路線及優缺點分析 未來氫能行業發展前景趨勢分析

• 郭夢 2023年3月30日 來源：互聯網 343 15
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在“碳達峰、碳中和”戰略目標的指引下，氫能作為公認的低碳和零碳能源正脫穎而出。隨著國家“十四五”發展規劃的發布，氫能在我國未來能源體系的地位進一步確定，已有30個省份、150多個城市在其“十四五”規劃中提及氫能發展，有50多個城市出臺了地方氫能產業發展專項

在“碳達峰、碳中和”戰略目標的指引下，氫能作為公認的低碳和零碳能源正脫穎而出。隨著國家“十四五”發展規劃的發布，氫能在我國未來能源體系的地位進一步確定，已有30個省份、150多個城市在其“十四五”規劃中提及氫能發展，有50多個城市出臺了地方氫能產業發展專項規劃。

未來氫能行業發展前景趨勢分析

我國2022年3月也發布了《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》，提出到2025年使可再生能源制氫量達到10至20萬噸/年，2030年形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系，2035年形成氫能多元應用生態，可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升等目標。

發展綠氫是實現碳中和目標的重要方式，目前氫能產業技術逐步趨于成熟，工業、交通、儲能行業推動綠氫需求快速增長，電解槽作為電解制氫的核心設備，需求亦有望快速增長。

據中研普華產業院研究報告《2023-2028年中國氫能行業深度分析及發展研究報告》分析

第三章 中國氫能產業技術路線及優缺點分析?

第一節 中國氫能產業技術路線及優缺點分析

我國對于氫能產業的相關扶持政策密集出臺，加速氫能產業化進程。國內現階段氫氣主要由化石能源制氫或副產氫獲得，為實現碳減排和化石能源替代的目標，后續主要有兩種發展路徑，一是發展藍氫，二是發展綠氫，這些路徑各有各的優缺點。

1.產業基礎較為成熟的主流制氫路徑

氫氣目前主要有三種主流制取路徑：以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫，以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫，以及電解水制氫。

我國氫能的生產利用已較為廣泛，制成的氫氣主要應用在工業原料或生產供熱中。此外還有其它制氫方式，包括生物質制氫、太陽能光催化分解水制氫、核能制氫等，但仍然處于試驗和開發階段，尚未形成工業化應用。

2.主流制氫路徑的優缺點比較

國內現階段氫氣主要由化石能源制氫或副產氫獲得，為實現碳減排和化石能源替代的目標，后續主要有兩種發展路徑：一是發展藍氫，即在灰氫制作過程中結合CCUS降低碳排放，但化石能源制氫及工業副產氫最多只能降低80%碳排放，更多是向綠氫轉變中的過渡階段;二是發展綠氫，即待可再生能源占比提升電價成本下降后，全面推廣電解水制氫。

化石能源制氫以煤制氫和天然氣制氫兩種主要制氫方式為代表，是國內最主流的制氫方式。煤制氫技術路線穩定高效，制備工藝成熟，也是成本最低的制氫方式。經測算，在原料煤價格在800元/t時，制氫成本約為12.64元/kg。

天然氣制氫為國外主流應用，國內天然氣制氫經濟性低于海外。其中，蒸汽重整制氫較為成熟。經測算，在天然氣價格為0.838元/m3時，天然氣制氫的成本約為12.83元/kg，天然氣原料成本占據總成本的70%以上。中國天然氣資源供給有限且含硫量高，預處理復雜，制氫經濟性遠低于國外。

工業副產氫為生產化工產品的同時所得氫氣，主要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等工業副產氫。目前我國排空的工業副產氫產量約為450萬t。其中，PDH及乙烷裂解副產氫約為30萬t，氯堿副產氫約為33萬t，焦爐煤氣副產氫約為271萬t，合成氨醇等副產氫約為118萬t。國內工業副產氫呈現向下游利用發展的趨勢，實現下游產品多元化。

電解水制氫成本主要包括設備成本、能源成本(電力)、原料費用(水)及其它運營費用等。能源成本即電力成本占比最大，一般為40%~80%。設備成本包括以下幾個方面：電解槽(電解電堆)是電解水制氫系統的核心部分，成本占比約40%~50%，包含電池、PTL、雙極板、端板和其它小部件，其中最核心的部分為膜電極組件。

系統輔機包括整流器、水凈化單元、氫氣處理(壓縮和存儲)和冷卻組件，成本占比約50%~60%。

據不完全統計，截至2021年上半年，中國累計建成146座加氫站(不含3座已拆除加氫站)，其中已投運加氫站136座，已建成待投運加氫站10座，在建加氫站71座，規劃建設加氫站117座。

從歷史數據來看，2016-2020年，我國建成加氫站數量迎來快速增長階段。2016-2019年建成的加氫站數量均呈現翻倍增長態勢，2020年我國新建成加氫站51座，2021年上半年建成加氫站20座。

通過山東、河北等地區的“氫進萬家”及2022年北京冬奧會等項目的帶動，加氫站布局速度加快，同時，其它非氫燃料電池汽車城市群示范的省市亦開始布局加氫站基礎設施，氫能產業發展提速。

第二節 中國氫能產業安全風險及優缺點分析

1.我國發展氫能有明顯優勢

制氫原料充足，氫氣來源豐富。我國氫氣來源廣泛，工業副產氫、可再生能源制氫和化石燃料制氫具有得天獨厚的優勢。得益于氯堿、焦化等行業的成熟發展，我國可實現大規模、高純度、低成本的工業副產氫氣制取。同時，我國的光伏發電、風力發電裝機規模均為全球第一，核電等新能源發電的裝機規模也位居前列，可以為氫氣制取提供充足的清潔電力保障。2021年末我國已實現氫氣產能約為4000萬噸/年，產量約為3300萬噸/年，可以為我國氫能產業的發展提供堅實的氫氣原料基礎條件。

氫能企業帶動作用強，產業基礎雄厚。我國氫能全產業鏈規模以上企業超過300家，集中分布在長三角、粵港澳大灣區、京津冀等區域，現有業務覆蓋制氫、儲運、燃料電池材料、燃料電池汽車及配套基礎設施、系統集成等領域，能夠產生強大的帶動作用，促進氫能產業多元化發展。華能集團和上海合既得分別為電解水制氫和化工原料制氫領域的領軍企業，積累了豐富的技術經驗;新源動力和上海神力分別深耕燃料電池和電堆領域，突破了眾多技術瓶頸;武漢格羅夫和億華通分別重點布局氫能乘用車和燃料電池發動機，為氫能的下游應用奠定了良好的產業基礎。

氫能相關院所眾多，科技創新能力較強。我國在氫能領域具有眾多科研實力雄厚的高校和研究機構，清華大學、中國科學院大學、中國石油大學等高校在氫能人才培養、技術創新等領域發揮重要作用。另外，我國重視氫能相關研發型企業的創新引領作用，并積極引導科研院所、重點高校與企業的技術創新合作，在氫能綠色制取與規模轉存、氫能安全存儲與快速輸配、氫能便捷改質與高效動力系統等領域都取得了突破性進展。

政策扶持力度大，產業發展環境較好。2020年以來，國家層面有關氫能和燃料電池相關的政策持續出臺，各地方政府也陸續發布政策支持氫能產業的發展，推進氫能及燃料電池的推廣和應用。山東、北京、廣東等地相繼發布氫能產業支持政策，涉及燃料電池汽車推廣、加氫站建設、產業鏈打造等多個領域。以《山東省氫能產業發展工程行動方案》和《上海市氫能產業發展中長期規劃(2022-2035年)》等為代表的省級氫能產業規劃文件，為各省市氫能產業的長遠發展提供了思想和方向指導。除扶持政策之外，各地也陸續出臺氫能產業相關的補貼措施，扶持氫能項目和工業園區建設，并以此帶動氫能產業鏈中各級企業的發展。

2.氫能產業發展現存問題

氫能產業鏈頂層設計不夠，產業鏈中的各環節、各地區發展不協調的問題突出。雖然國家發改委已出臺《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》作為氫能產業的指導性規劃文件，但是國家層面對企業的規劃統籌仍顯不足，產業鏈上下游企業發展不同步，難以形成大范圍的集群協作效應，補貼和引導政策不配套，產業鏈各環節、各地區之間政策措施不統一。氫能及燃料電池產業中出現了三個“死循環”：產業鏈上中下游發展相互“等靠”的“死循環”、成本下降與推廣規模相互依賴的“死循環”、產業鏈斷層與一體化市場消費相悖的“死循環”。單靠市場自發調節手段難以解決上述復雜的綜合性問題，需要制定國家層面的跨部門、跨學科、跨行業協同的政策措施。

氫能產業管理組織混亂，安全保障體系、行業標準體系、檢測體系等配套內容缺失。氫能產業鏈涉及領域眾多，需要多個部委之間相互配合，但目前我國尚無專門管理組織機構負責統籌協調，因此在某些領域出現了對氫能產業鏈主體和環節的重復管理或管理缺位的現象。另外，目前的氫氣仍被劃歸危險品管理，配套體系和安全管理辦法難以適應氫能的能源屬性，相關項目立項、審批、運營等方面都存在體制障礙。行業安全基礎標準和檢測方面，現行標準相較于國際先進標準較為滯后，時效性不強，難以適應我國發展速度較快的氫能產業和企業需要。

基礎設施建設薄弱，難以匹配高速發展的氫能產業。我國目前建成的加氫站數量約為日本的四分之一，也遠落后于德國與美國。另外，國內大部分加氫站屬于場內測試站與橇裝站，這些加氫站固定儲氫量或氫氣壓縮系統能力較低，隨著加氫車輛規模的增加，將無法滿足加氫車輛進場時間隨機化、單次加注時間短的商業需求。在基礎設施相關技術方面，我國雖已具有35MPa(兆帕)加氫站關鍵技術與裝備集成能力，但在關鍵指標與國產化方面還與先發國家存在很大差距。完全國產化的45MPa壓縮機流量較小且在實際應用中故障率較高，其關鍵部件仍需通過進口后在國內組裝;氫能基礎設施的高壓管路及閥門目前仍依賴進口;加氫站的工藝控制系統未來還需通過實際運營進一步驗證及優化。

核心技術發展存在短板，氫能和燃料電池自主發展能力不足。我國在氫能產業鏈各領域開展了深入研究，但由于我國氫能起步晚、基礎較為薄弱，因此在液態儲氫、燃料電池系統等核心技術，以及高端材料、裝備制造等方面與國際先進水平還存在差距，面臨“卡脖子”風險。

氫能人才儲備不足，現有的人才培養機制難以適應長遠發展需要。根據教育部、人社部、工信部聯合印發的《制造業人才發展規劃指南》，2020年，節能與新能源汽車人才缺口已達到70萬人。我國氫能和燃料電池產業相關專業設置少、培養層次低，相關專科專業招生剛剛起步。本科及以上層次的人才培養方案中，新能源、儲運、應用化學等專業雖有相關課程設置，但未能形成氫能相關的系統性培養體系。另外，氫能和燃料電池相關企業校企合作尚處初步階段，教學實訓基地匱乏，教學理論與實踐難以統一，學生實習渠道不足、職業選擇空間受限，人才上升通道受阻，不利于氫能產業的長效發展。

氫能應用領域單一，多元化應用能力不強。在當前已發布氫能產業政策的省市中，幾乎都將發展重點聚焦在氫燃料電池汽車及其產業鏈上，對于氫能在其他領域的應用則很少提及。單一化的應用場景，不僅制約了氫能發揮比較優勢、確立市場地位，而且讓一些真正脫碳困難的領域進展緩慢。雖然目前氫能在商用車的應用取得了一系列突破，但是氫能在乘用車領域的替代優勢并不明顯，當前高昂的制氫、運輸成本和相對滯后的加氫站、運輸管網等基礎設施建設，都使得氫能汽車在與純電動汽車的競爭中處于下風。另外，“綠氫”在化工、冶金等行業綠色化、高端化發展中發揮的作用還不顯著，多元化應用的前景尚不明朗。

3.氫能安全問題突出，安全標準有待完善和落實：

當前，我國在氫能領域的安全問題仍然存在較大的風險隱患，例如氫氣純度、壓力、氫的質量流量等等。

目前對制氫安全以及儲運安全方面仍缺乏標準和規范可遵循，相關安全技術的研究不足。

由于氫能源具有較高危險性，氫能與燃料電池汽車均屬于特殊車輛，目前尚無國家層面的統一標準。目前我國缺乏專門針對氫能源車的規范要求以及國家標準。

此外，氫能技術在運輸、存儲、使用等環節存在諸多安全隱患，例如高壓氫氣與空氣中的氧氣反應產生大量氫氣等問題。

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